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      南瓜基因組測序揭示了不尋常的進化史
      
			
      
				2019-05-19 14:31:10
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      對于一些人來說，南瓜會帶來雕刻的萬圣節(jié)裝飾，但對于世界各地的許多人來說，這些葫蘆提供了營養(yǎng)。博伊斯湯普森研究所(BTI)和北京蔬菜國家工程研究中心的科學(xué)家們對兩種重要的南瓜種群 - 南瓜(Cucurbita maxima)和南瓜(Cucurbita moschata)的基因組進行了測序。完成的基因組出現(xiàn)在10月份的“分子植物”雜志上，該雜志突出了其封面上的工作。
      

      南瓜基因組測序揭示了不尋常的進化史
      

      “南瓜在許多發(fā)展中國家被用作主食，并在世界各地以其烹飪和觀賞用途進行栽培，”BTI副教授，康奈爾植物病理學(xué)兼職副教授，該論文的高級作者張軍飛說。 。世界上超過三分之二的南瓜，南瓜和葫蘆僅在亞洲生產(chǎn)。
      

      研究人員對這兩種不同的南瓜物種進行了測序，以更好地了解它們對比的理想特性：南瓜(Cucurbita moschata)因其對疾病和其他壓力(如極端溫度)的抗性而聞名，而C. maxima因其果實品質(zhì)和營養(yǎng)而聞名。
      

      此外，這兩種物種的混合物，稱為“Shintosa”，具有比C. moschata更大的脅迫耐受性，并且經(jīng)常被用作其他葫蘆科作物的砧木，例如西瓜，黃瓜和甜瓜。種植者將從其根部切下南瓜幼苗，并將其他葫蘆的莖與其融合，從而使它們具有強壯，抗性的根。
      

      一旦破譯，基因組序列是進一步科學(xué)研究和繁殖南瓜作物的重要資源。通過分析基因組，研究人員將能夠識別與南瓜所需特征相關(guān)的許多基因，并更好地了解“Shintosa”雜種的極端表型背后的遺傳學(xué)。
      

      “高質(zhì)量的南瓜基因組序列將導(dǎo)致更有效地解剖重要農(nóng)藝性狀的遺傳，從而加速南瓜改良的繁殖過程，”費說。
      

      在葫蘆科世界，這意味著更快地抵抗諸如枯萎病或白粉病等疾病的繁殖 - 白色薄膜很多園丁可能會發(fā)現(xiàn)殺死他們的南瓜葉，或者增加類胡蘿卜素的產(chǎn)生 - 與眼睛健康相關(guān)的橙色色素，以及其他好處。
      

      雖然基因組測序的最終目標(biāo)是能夠?qū)⑻囟ɑ蚺c其控制的性狀聯(lián)系起來，但南瓜測序結(jié)果也揭示了南瓜屬物種的有趣進化歷史。
      

      與西瓜11或黃瓜7相比，葫蘆科具有20對染色體的大基因組。這是南瓜基因組很久以前擴展的第一條線索。通過比較Curcurbita基因組序列與其他瓜類的基因組序列，研究人員發(fā)現(xiàn)南瓜基因組實際上是兩個古老基因組的組合，使其成為古四倍體。
      

      雖然今天南瓜被認(rèn)為是二倍體，意味著它每個染色體只有兩個拷貝，但基因組序列分析顯示，在3到2億年前，兩種不同的祖先物種將它們的基因組結(jié)合起來產(chǎn)生同源四倍體 - 一種新物種。每個染色體的四個(四)拷貝，來自兩個不同的(allo-)物種。
      

      通常在形成異源四倍體后，基因組將經(jīng)歷縮小和基因丟失，最終將新物種轉(zhuǎn)化回二倍體。有時，其中一個有貢獻的基因組將主導(dǎo)其他基因組以保留更多基因，這種現(xiàn)象在玉米和棉花中觀察到。
      

      有趣的是，對于南瓜而言并非如此。古老的南瓜同源四倍體從兩個貢獻的二倍體中隨機丟失了其重復(fù)的基因。此外，祖先的染色體基本保持完整，現(xiàn)代南瓜留下了兩個亞基因組，代表了對古四倍體有貢獻的古老物種。
      

      “我們很高興地發(fā)現(xiàn)南瓜目前的兩個亞基因組在很大程度上保持了兩個祖細胞的染色體結(jié)構(gòu)，盡管至少有三百萬年共享相同的細胞核，”該論文的第一作者和BTI博士后的吳珊說。
      

      下次你雕刻南瓜時，花一點時間思考它到達這里的好奇的進化路徑，以及現(xiàn)在擁有基因組序列的育種者將如何更好地改善南瓜以幫助養(yǎng)活全世界數(shù)百萬人。
      
			

			
        
      
			
      
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